Ученые СПбГУ помогут защитить сельскохозяйственные культуры от вредоносных грибов

Фузариоз — заболевание растений, с которым хорошо знаком любой фермер: различные виды грибов из рода Fusarium, а известно их больше 120, способны поражать томаты, огурцы, дыню, капусту, горох, кукурузу, ячмень, пшеницу и множество других культур

0 534

Группа исследователей, куда вошли ученые Центра геномной биоинформатики имени Ф. Г. Добржанского СПбГУ, впервые в мире расшифровала гриба Fusarium oxysporum f.sp. lini. Этот паразит атакует лен, а также является близким родственником гриба, вызывающего «панамскую болезнь» у бананов, которая за последние 70 лет полностью уничтожила несколько сортов. Новые данные помогут понять, как защитить лен от «бананового» сценария, а в перспективе — избавить от вредоносного гриба и другие сельскохозяйственные культуры. Результаты исследования опубликованы в журнале Molecular Plant-Microbe Interactions.

Фузариоз — заболевание растений, с которым хорошо знаком любой фермер: различные виды грибов из рода Fusarium, а известно их больше 120, способны поражать томаты, огурцы, дыню, капусту, горох, кукурузу, ячмень, пшеницу и множество других культур.

Одна из самых известных проблем, которую вызывают эти паразиты, называется «панамская болезнь»: с ее вспышками на банановых плантациях люди борются еще с 1950-х годов. В редких случаях представители рода Fusarium могут даже атаковать человека, если у него заметно ослаблен иммунитет. Кроме того, эти грибы массово поражают лен — главную текстильную и одну из важнейших масличных культур России.

«К сожалению, поливать химикатами зараженное растение практически бесполезно, потому что гриб живет внутри него и в почве, а его споры могут сохраняться очень долго. Мировое сообщество считает, что правильный подход — это выведение устойчивых сортов, — рассказала профессор Центра геномной биоинформатики имени Ф. Г. Добржанского Анастасия Самсонова. — Эволюция не стоит на месте, и между паразитом и хозяином постоянно происходит генетическая «гонка вооружений»: в определенный момент сорта, которые сегодня используются в промышленности, могут перестать быть устойчивыми, и их станет невыгодно выращивать. Поэтому неизбежно возникнет спрос на новые сорта, которые к этому моменту уже должны быть выведены».

Смотрите также  Революционный препарат ISRIB устраняет старение клеток мозга за несколько дней

Вот почему, объясняет Татьяна Рожмина, заведующая лабораторией селекционных технологий Федерального научного центра лубяных культур, важно изучать сельскохозяйственных растений, а также их вредителей. Коллектив исследователей из СПбГУ, Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого и Центра лубяных культур смог впервые расшифровать гриба Fusarium oxysporum f.sp. lini, который является причиной самой распространенной льна — фузариозной гнили. Более того, подчеркивают биоинформатики, геном, включающий 14 тысяч генов, удалось собрать по хромосомам — это необходимо для дальнейших исследований в контексте эволюции.

«В геноме этого гриба есть две части: одна — более-менее постоянная и стабильная, практически одинаковая у разных видов рода Fusarium, другая — меняется от гриба к грибу: например, у вредителей банана она одна, у вредителей помидоров — другая, — рассказал профессор Центра геномной биоинформатики имени Ф. Г. Добржанского Александр Канапин. — Тот факт, что мы смогли собрать хромосомы, — это очень большой шаг вперед с точки зрения понимания его эволюции и приспособления к конкретному хозяину».

Руководитель лаборатории «Математическая биология и биоинформатика» СПбПУ Мария Самсонова отмечает, что использование современных омиксных технологий в сочетании с биоинформатикой позволит пролить свет на механизмы взаимодействия патогена с растением и благодаря этому сократить время получения устойчивых сортов.

Кроме того, важным направлением, по ее мнению, является изучение коллекции устойчивых и восприимчивых сортов льна Центра лубяных культур. Эксперт заметила, что фузариоз — это системное заболевание, включающее быстрый ответ на инфекцию, поэтому без детального понимания механизмов такого ответа паразит всегда будет опережать селекционеров в «гонке вооружений».

Смотрите также  Ученые СПбГУ обнаружили новую нейромедиаторную систему

Следующий шаг исследователей — сравнить льняного паразита с известными геномами паразитических грибов из этого же рода, но поражающих другие растения. Ученые попытаются найти генетическую причину того, почему одному штамму больше «нравится» атаковать дыни, а другому — помидоры.

Это позволит выяснить конкретные биохимические механизмы адаптации паразита и, что самое важное, найти гены, которые за них отвечают. Если это удастся, то с помощью технологий редактирования генома можно будет создать новый сорт льна, устойчивый к фузариозу.

«Методы, которые мы сегодня развиваем и совершенствуем в процессе работы с грибами, могут быть использованы и для других аналогичных проектов, связанных с растениями, — рассказал Александр Канапин. — Аналогичным образом мы можем проанализировать паразитов, к примеру, пшеницы или томатов и понять, как лучше выводить устойчивые сорта. Главная идея нашего центра геномной биоинформатики — разрабатывать аналитические и инфраструктурные решения, которые будут использоваться снова и снова для реализации не только фундаментальных, но и практических задач».

Исследование поддержано грантом Российского научного фонда (№ 19-16-00030), а также из средств государственного задания СПбГУ (проект № 51148284).

Войти с помощью: 
Подписаться
Уведомление о
guest
0 Комментарий
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии
0
Будем рады вашим мыслям, пожалуйста, прокомментируйте.x
()
x